Inhalt dieser Diplomarbeit ist das Erstellen eines Programms zur Festigkeitsberechnung von Schmelzlötverbindungen durch Verwenden der IDE Visual Basic.NET Standard. In diesem Rahmen wurden verschiedene Berechnungsgrundlagen analysiert und bewertet, die zu einem späteren Zeitpunkt vollständig in das Programm implementiert wurden. Um das Programm von existierenden Lösungen abzugrenzen, wurde eine übersichtliche, benutzerfreundliche und inhaltlich korrekte Bedieneroberfläche geschaffen. Zusätzlich entstand eine Datenbank, in der Zug- und Scherfestigkeiten von Schmelzlötverbindungen dokumentiert wurden. Dazu wurden genormte und häufig verwendete Lote sowie eine Auswahl von lötbaren Grundwerkstoffen zusammengestellt. Eine Datenbankpflege wird vorausgesetzt, da aufgrund ausstehender Zugversuche auf Faustwerte zurückgegriffen werden muss.
Die Dokumentation der Programmerstellung ist das Hauptthema im Schriftteil dieser Diplomarbeit. Notwendige Grundlagen, die zum Verstehen der Problematik unverzichtbar sind, wurden zunächst erarbeitet und analysiert. Es werden Probleme im Rahmen der Umsetzung vorhandener Berechnungsgrundlagen sowie die Herangehensweise der Lösungsfindung aufgezeigt.
Dazu wurden schematische Darstellungen entwickelt, die eine Einteilung der vorhandenen Probleme in mehrere Module ermöglichen und eine globale Übersicht über den Entwicklungsprozess bieten. Die daraus resultierenden Module wurden programmiert und über Schnittstellen zusammengefügt.
Diese Entwicklung wird aufgrund des umfassenden Quellcodes komprimiert und auszugsweise dargestellt.
Das erstellte Programm muss zum Beseitigen von Fehlern getestet werden.
Daher ist das Entwickeln von Testverfahren dokumentiert. Testen ist eine langwierige Prozedur, deshalb sind dessen Ergebnisse nicht im Rahmen des Schriftteiles dieser Diplomarbeit ausgewertet.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Aufgabenbeschreibung
1.2 Zielstellung
2 Grundlagen der Festigkeitsberechnung von Schmelzlötverbindungen
2.1 Begriffsklärung
2.1.1 Festigkeit
2.1.2 Löten
2.1.3 Lötverbindungen
2.1.4 Lötbarkeit
2.1.4.1 Löteignung
2.1.4.2 Lötmöglichkeit
2.1.4.3 Lötsicherheit
2.2 Einflussfaktoren auf die Festigkeit einer Lötverbindung
2.2.1 Fertigungsbedingte Einflüsse
2.2.2 Einflüsse der Zusammensetzung des Flussmittels und der Grundwerkstofffestigkeit
2.2.3 Konstruktive Einflüsse
2.2.4 Einflüsse der Betriebsbedingung
2.3 Klassifizierung des Lötens
2.3.1 Schmelzlöten und zugelassene Werkstoffkombinationen
2.3.2 Diffusionslöten und zulässige Werkstoffkombinationen
3 Entwicklungsphasen eines Programms
4 Analyse
4.1 Klärung der Aufgabenstellung
4.1.1 Konkrete Aufgabenstellung
4.1.2 Zielgruppe
4.2 Randbedingungen
4.3 Vorselektion des Materials
4.3.1 Analyse der Berechnung nach VDI/VDE 2251 Blatt 3
4.3.1.1 Inhalt der VDI/VDE 2251 Blatt 3
4.3.1.2 Anmerkungen zu der VDI/VDE 2251 Blatt 3
4.3.2 Analyse der Berechnung nach „Allgemeinen Regeln der Technik“
4.3.2.1 Inhalt „Allgemeinen Regeln der Technik“
4.3.2.2 Anmerkungen zu den „Allgemeinen Regeln der Technik“
5 Entwurf
5.1 Sichten von vorhandenen Problemlösungen
5.1.1 KISSsoft-Hirnware
5.1.1.1 Beschreibung von KISSsoft-Hirnware
5.1.1.2 Bewertung von KISSsoft-Hirnware
5.1.2 MDESIGN mec 7.3
5.1.2.1 Beschreibung von MDESIGN mec 7.3
5.1.2.2 Bewertung von MDESIGN mec 7.3
5.2 Allgemeine Probleme
5.2.1 Einbinden von Werkstoffen
5.2.1.1 Lotwerkstoffe
5.2.1.2 Grundwerkstoffe
5.3 Architektur
5.3.1 Bedieneroberfläche
5.3.2 Berechnungsstruktur
5.3.3 Programmstruktur
5.4 Design
5.4.1 Fehler
5.4.2 Steuerelemente
6 Entwurf des Algorithmus und Implementierung
6.1 Die Entwicklungsumgebung Visual Basic.Net
6.1.1 Kurzbeschreibung von Visual Basic.Net
6.1.2 Einordnung von Visual Basic.Net
6.2 Programmiertechniken
6.2.1 Bottom-Up-Komposition
6.2.2 Top-Down-Dekomposition
6.3 Problemstellung und Lösung
6.3.1 „Hauptfenster“
6.3.2 „Fenster zur Auswahlsteuerung“
6.3.3 Eingabefenster „Stoßart“
6.3.4 Eingabefenster „Werkstoffe“
6.3.5 Eingabefenster „Betriebsfaktor“
6.3.6 Eingabefenster „Sicherheit“
6.3.7 Eingabefenster „Abmaße“
6.3.8 Hilfefenster „Abmaße“
6.3.9 Hilfefenster „Werkstoffe“
6.3.10 Hilfefenster „Betriebsfaktor“
6.3.11 Hilfefenster „Überlappungslänge VDI“
6.3.12 Hilfefenster „Überlappungslänge Allgemeine Regeln der Technik“
6.3.13 „Fenster zur Berechnung“
7 Testen
7.1 Fehler
7.2 Testprinzipien
7.3 Testverfahren
8 Benutzungshinweise
8.1 Kompatibilität
8.2 Installation
9 Schlussbetrachtung
9.1 Aussichten
9.2 Einschränkungen
Zielsetzung und Themen
Das Hauptziel dieser Diplomarbeit ist die Entwicklung eines benutzerfreundlichen Software-Moduls zur Festigkeitsberechnung von Schmelzlötverbindungen, das existierenden Lösungen als verbesserte Alternative dient und Berechnungen auf Basis geltender Normen und technischer Regeln ermöglicht.
- Erstellung einer intuitiven grafischen Benutzeroberfläche zur Festigkeitsberechnung
- Implementierung von Berechnungsalgorithmen für verschiedene Stoßarten und Belastungen
- Einbindung einer Datenbank für Lot- und Grundwerkstoffe mit Faustwerten für Berechnungen
- Integration von Hilfe-Funktionen und automatisierter Fehlervermeidung bei der Eingabe
- Analyse und Bewertung bestehender Berechnungsgrundlagen nach VDI/VDE und technischen Regeln
Auszug aus dem Buch
6.3.1 „Hauptfenster“
Das „Hauptfenster“ bildet einen so genannten Container. Darin werden weitere Fenster eingebunden, die nach Bedarf erscheinen. Die Steuerung dazu wird über die Menüleiste realisiert. Die Grundlage dafür ist das Erstellen einer Menüleiste, in der die gewünschte Art der Festigkeitsberechnung auszuwählen ist. Nachfolgende „MenuItems“ werden deshalb erstellt:
• Berechnung nach Stand der Technik
- Festigkeit der Lötnaht errechnen
- Notwendige Überlappungslänge errechnen
• Berechnung nach VDI
- Festigkeit der Lötnaht errechnen
- Notwendige Überlappungslänge errechnen
• Beenden
Diese MenuItems haben die Aufgabe, die nicht benötigten Fenster und Buttons auszublenden bzw. die Masken von Eingabe- und Hilfefeld sowie das „Fenster zur Auswahlsteuerung“ und das „Fenster zur Berechnung“ einzublenden. Ebenso werden die Buttons im „Fenster zur Auswahlsteuerung“ festgelegt, da z.B. nach [14] kein Betriebsfaktor in die Festigkeitsberechnung von Schmelzlötverbindungen einfließt.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Beschreibt die Bedeutung des Lötens als Fügeverfahren im Maschinenbau und definiert das Ziel, eine Berechnungssoftware als Alternative zu bestehenden Systemen zu entwickeln.
2 Grundlagen der Festigkeitsberechnung von Schmelzlötverbindungen: Erläutert theoretische Grundlagen zu Lötbarkeit, Einflussfaktoren auf die Festigkeit sowie die Klassifizierung von Lötverfahren.
3 Entwicklungsphasen eines Programms: Beschreibt den Software-Entwicklungsprozess in Phasen, die notwendig sind, um vom Problem zum ausführbaren Programm zu gelangen.
4 Analyse: Detaillierte Untersuchung der Anforderungen sowie Vorselektion der Berechnungsgrundlagen basierend auf VDI/VDE Richtlinien und allgemeinen Regeln der Technik.
5 Entwurf: Behandelt die Architektur, die Gestaltung der Bedieneroberfläche sowie die Strukturierung der Datenbank und die Lösung allgemeiner Softwareprobleme.
6 Entwurf des Algorithmus und Implementierung: Dokumentiert die technische Umsetzung in Visual Basic.NET, die verwendeten Programmiertechniken und die Logik der verschiedenen Programmfenster.
7 Testen: Definiert Testprinzipien und Verfahren, um Fehler im Programmcode zu finden und die Korrektheit der Berechnungen sicherzustellen.
8 Benutzungshinweise: Gibt Informationen zur Kompatibilität mit Betriebssystemen sowie Anleitungen zur korrekten Installation des Programms.
9 Schlussbetrachtung: Führt eine abschließende Bewertung der erreichten Ziele durch und zeigt Möglichkeiten für zukünftige Erweiterungen auf.
Schlüsselwörter
Festigkeitsberechnung, Schmelzlötverbindungen, Visual Basic.NET, Softwareentwicklung, Lötbarkeit, Überlappungslänge, Stumpfstoß, Fertigungstechnik, Konstruktion, Algorithmus, Datenbank, Anwendungsfaktor, Normen, VDI/VDE, Maschinenelemente.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundlegend?
Es geht um die Erstellung eines Software-Programms zur Festigkeitsberechnung von Schmelzlötverbindungen innerhalb der Entwicklungsumgebung Visual Basic.NET.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Die Arbeit deckt technische Grundlagen der Löttechnik, Methoden der Softwareentwicklung, die Implementierung von Berechnungsformeln und die Gestaltung benutzerfreundlicher Schnittstellen ab.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist die Bereitstellung eines übersichtlichen und lauffähigen Programms als Alternative zu marktüblichen Softwarelösungen für Festigkeitsnachweise von Lötverbindungen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine methodische Analyse bestehender Regelwerke (z.B. VDI/VDE 2251) durchgeführt, gefolgt von einer strukturierten Softwareentwicklung (Top-Down/Bottom-Up) und empirischer Testverfahren.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil liegt der Fokus auf der Analyse der mathematischen Grundlagen für die Festigkeitsberechnung, dem architektonischen Entwurf der Software und der konkreten Implementierung der Programm-Module.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die wichtigsten Begriffe sind Festigkeitsberechnung, Lötverbindungen, Software-Design, VDI-Richtlinien und Programmierung.
Warum wird Visual Basic.NET als Programmiersprache verwendet?
Die Sprache ermöglicht eine effiziente Entwicklung grafischer Oberflächen und erfüllt die Performance-Anforderungen bei guter Erlernbarkeit und Dokumentation.
Wie geht das Programm mit fehlenden Versuchsdaten um?
Wenn keine experimentell ermittelten Werte für eine Lötverbindung vorliegen, greift das Programm auf in der Datenbank hinterlegte Faustwerte zurück, um dennoch eine überschlägige Berechnung zu ermöglichen.
- Arbeit zitieren
- Thomas Hauser (Autor:in), 2004, Erstellen eines Programms zum Gestalten und Berechnen von Schmelzlötverbindungen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/35015
